[發(fā)明專利]五自由度永磁偏置磁軸承無效

申請?zhí)枺?/td>	201010159359.5	申請日：	2010-04-29
公開（公告）號：	CN101806323A	公開（公告）日：	2010-08-18
發(fā)明（設計）人：	陳琛;馬云善	申請（專利權）人：	蘇州同心醫(yī)療器械有限公司
主分類號：	F16C32/04	分類號：	F16C32/04
代理公司：	南京蘇科專利代理有限責任公司 32102	代理人：	陸明耀;陳忠輝
地址：	215125 江蘇省蘇州市工業(yè)***	國省代碼：	江蘇;32
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摘要：
搜索關鍵詞：	自由度永磁偏置磁軸
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【說明書】：

技術領域

本發(fā)明涉及一種五自由度永磁偏置磁軸，特別涉及一種適用于無軸承電機和高速飛輪儲能系統(tǒng)等機械設備中旋轉部件的無軸承支承的五自由度永磁偏置磁軸。

背景技術

磁軸承又稱磁懸浮軸承，是利用磁力作用將轉子懸浮于空中，使轉子與定子之間沒有機械接觸，即在轉子和定子之間形成一定距離的空氣間隙(簡稱氣隙)，所以磁懸浮軸承的轉子可以達到很高的轉速，并且沒有機械磨損、無需潤滑、能耗低、無污染等優(yōu)點，特別適用于高速、真空和超潔凈的應用場合。

目前，磁軸承按照磁力提供的方式可以分為以下幾種：第一種是主動磁懸浮軸承，這種磁軸承線圈中存在偏置電流，以提供偏置磁場，由控制電流流經(jīng)控制繞組產(chǎn)生的控制磁通進行疊加，從而產(chǎn)生可控的磁浮力，體積、重量和功耗都比較大。第二種是被動磁軸承，這種磁軸承的懸浮力完全由永磁提供，其所需的控制器簡單，懸浮功耗小，但是剛度和阻尼都比較小，一般運用于僅在一個方向支承物體或者是減輕作用在傳統(tǒng)軸承上的負荷。第三種是混合磁軸承，這種磁軸承采用永磁材料替代主動磁軸承中的電磁鐵來產(chǎn)生偏置磁場，電磁鐵提供的只是平衡負載或干擾的控制磁場，大大降低了因偏置電流產(chǎn)生的功率損耗，電磁鐵所需的安匝數(shù)只是主動磁軸承的一半，縮小了吃軸承的體積，減輕了其重量，并提高了承載能力。

目前對五自由度永磁偏置磁軸承的研究主要有以下幾種：一種是采用單獨的軸向磁軸承和徑向磁軸承的組合來實現(xiàn)五自由度的支承，這種方式使得整個軸向尺寸較長。另一種是將徑向和軸向磁軸承集成在一起，但是轉子結構復雜，轉動慣量大，定子徑向尺寸也較大，裝配困難；軸向控制無被動剛度，消耗功率大；有些徑向主動控制的磁路不能形成閉合回路，因此消耗功率較大。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于解決上述的技術問題，提供一種適用于無軸承電機和高速飛輪儲能系統(tǒng)等機械設備中旋轉部件的無軸承支承的五自由度永磁偏置磁軸。

本發(fā)明的目的通過以下技術方案來實現(xiàn)：一種五自由度永磁偏置磁軸承，包括定子組件和轉子組件，其特征在于：定子組件上的徑向定子磁極和軸向定子磁極分別與轉子組件上的磁極一一對應的設置。

進一步地，所述定子組件位于轉子組件的外側，包括，沿定子組件軸向方向依次布置的一個徑向定子，一個軸向定子，一個徑向定子，各個徑向定子向轉子組件方向徑向延伸出四個徑向定子磁極，相對的一對徑向定子磁極偏置磁場方向相反，每個徑向定子磁極上安裝有一徑向控制線圈，在相對的一對徑向定子磁極上的徑向控制線圈相串聯(lián)。

進一步地，各個徑向定子磁極上均開有一個或多個槽。

進一步地，軸向定子在轉子組件軸向方向上位于兩個徑向定子之間，其軸向方向的兩端各自連接一個永磁鐵，兩個永磁鐵在軸向的充磁方向是相反的。

進一步地，兩個徑向定子分別對稱的設于軸向定子的兩端，其內表面與永磁鐵的外表面貼在一起。

進一步地，軸向定子具有兩個在定子組件軸向方向上間隔布置的軸向定子磁極，兩個軸向定子磁極之間形成一個槽，槽中設有軸向控制線圈。

進一步地，所述轉子組件包括一轉子軸和套裝在轉子軸上的轉子軟鐵。

進一步地，所述轉子軟鐵在軸向分布四個磁極，分別與定子組件上的磁極相對應。

進一步地，各個徑向定子磁極上均開有一個或多個槽，所述轉子軟鐵上與徑向定子磁極相對應的磁極上開有相同數(shù)量的槽。

進一步地，轉子軟鐵上與軸向定子磁極相對應的磁極在定子組件軸向方向上錯開2/3磁極厚度設置。

本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在：簡化了轉子結構，裝配方便，在徑向定子磁極上開槽，消耗功率低。

附圖說明

下面結合附圖對本發(fā)明技術方案作進一步說明：

圖1：本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的結構示意圖。